贵州高原斜坡白云岩裸露区储水构造单元垂向分带特征——以赤水河流域斜坡地带储水构造单元为例

王文娟，郑明英

(1.国土资源部广西岩溶动力学重点实验室/中国地质科学院岩溶地质研究所，广西 桂林 541004；2.贵州省地质矿产勘查开发局111地质大队，贵州 贵阳 550081)

贵州省毕节地区典型高原深切河谷斜坡地带，属典型的峰丛低中山区、缺水干旱区和生态脆弱区，区内寒武系白云岩大面积裸露，是重要的供水岩层。王宇等[1]以地下水循环特征为纲、遵循从上到下、由一般到具体的层序划分了浅循环岩溶水系统和深循环岩溶水系统，依据碳酸盐岩裸露特征划分出裸露型岩溶地下水系统、裸露-覆盖型岩溶水系统和裸露-埋藏型岩溶水系统；垂向上，划分6个径流分带：即表层径流带、垂向径流带、季节波动带、潜水-承压水径流带及层状承压径流带、带状承压径流带；裴建国、王宇等[2][3]根据岩溶水的出露条件划分出地下河系统、岩溶天然水系统、集中排泄带岩溶地下水系统和分散排泄岩溶地下水系统；王明章、陈萍、王伟等[4][5][6]基于地下水的赋存条件、富集条件和开发条件，划分了“高位”和“低位”、以及“开发”和“封闭”亚类地下水系统。作者以赤水河深切河谷斜坡白云岩裸露区的地下水系统这一储水构造单元作为研究对象，利用泉流量、泉口高程、钻孔水位、钻孔涌水量、地球物理勘探及测井等数据，综合分析储水构造单元内垂向上岩溶发育、地下水分布的分层性，以及含水层富水性的分层性和分区性。

1 地下水系统概况

研究区地处赤水河右岸的斜坡地带，是贵州高原向四川盆地过渡的弧形褶皱变形区。区内北东向、升降构造运动和溶蚀作用强烈，行成深切纵横的沟壑和高低起伏的山地(图1)。

图1 研究区水文地质控制点分布图

该地下水系统的北面和南东面，以断层和湄潭组碎屑岩为隔水边界；其余以地表分水岭为界，形成完整、独立、封闭的储水构造系统，系统面积143 km2。含水岩组为上寒武系的薄-块状白云岩，厚度700～1 650 m。地下水主要接受大气降水补给，沿岩层走向、倾向和构造线方向径流，在溪沟两侧或斜坡中下游以分散的下降泉形式排泄。在播扎断层、菱角塘断层、普宜断层和阿市断层的升降运动，以及溪沟切割含水层的共同作用下，将系统进一步分割成6个次级地下水系统(图1)。

2 数据采集及研究分析

研究数据主要通过地面调查、水文地质钻探、抽水试验、长期动态监测、地球物理勘探和测井等手段，共获取天然水点128个、钻孔7个、地球物理勘探线14条、测井2处、流量动态监测站7处资料。

本文通过对泉流量、泉口高程、钻孔水位、钻孔涌水量、地球物理勘探及测井等数据进行整理分析，研究地下水系统在垂向上的岩溶发育、岩溶含水介质空间和富水性等特征。垂向上，岩溶山区的地下水、岩溶发育及含水介质空间等均具有分层特征。

2.1 岩溶发育的分层性

经统计分析，区内7口水文地质钻孔揭露的岩溶发育具有以下特征：靠近侵蚀基准面岩溶发育深度浅，多在65 m以内；远离侵蚀基准面地区的岩溶发育深度较大，包气带内的岩溶较发育，潜水面以下的岩溶亦以多在50 m以内(图2)。

图2 钻孔垂向岩溶分布图

2.2 地下水分布的分层性

2.2.1 宏观上地下水垂向分层特征

在宏观上，地下水系统的天然出露点高程，在垂向上具有4个显著的分层特征。

区内地下水出露的128个水点分布规律：1 000～1 200 m高程段，出露点数82个、流量178.08 L/s；1 200～1 300 m高程段，出露点数23个、流量43.20 L/s；<1 000 m和>1 300 m高程段，分别出露点数9个和14个、流量57.79 L/s和11.75 L/s；高程分布区出露的泉点少(图3和图4)。

图3 泉点高程分布图

图4 泉点高程统计图

2.2.2 钻孔揭露地下水赋存的分层特征

研究区南西部的D55号钻孔揭露：34～43 m段和53～64 m段，岩体破碎，溶蚀裂隙发育，涌水量呈急剧上升趋势，增加量分别为2.1 L/s和3.5 L/s，为主要含水段；64 m以下，钻孔涌水量未发生变化，岩石较完整(图5)。垂向上，该区域内的地下水赋存具有分层特征。

图5 D55号钻孔涌水量与孔深曲线图

2.3 含水层富水性的分层性与分区性

2.3.1 垂向上，含水岩组富水性分层特征

区内表层岩溶发育，出露多处表层岩溶泉。受河谷切割含水，地下水在岸边排泄为岩溶山区的重要特征，而斜坡地带的地下水位埋藏深度大，地下水位多与当地的侵蚀基准面略高。C159号钻孔揭露初见水位90 m(高程1 240 m)，静止水位125 m(高程1 205 m)，孔深115～145 m段的钻孔涌水量急剧增大、孔深145～180 m段的钻孔岩性完整、涌水量未有增大，与D55具有类似特征。

由此，含水岩组富水性分层特征显著。自上而下，地下水赋存可划分为：表层岩溶带、季节性含水带、含水带；岩溶发育程度依次为：中等、强、弱；相应的富水性则为：弱、中等、强、弱。

图6 含水岩组富水性分带图

2.3.2 平面上，含水岩组富水性分区特征

地貌上，峰丛槽谷、溶丘谷地区的地下水富水性强于斜坡及斜坡沟谷地区(表1)。水系上，当地貌条件相同时，靠近水系区的地下水富水性强；与河床高差越大、地下水富水性越小。

表1 钻孔涌水量与各要素关系一览表

含水岩组的富水性与断层的关系偏弱，分析原因主要为：破碎的地形和发育的溪沟控制着区内地下水多呈分散式径流和排泄。

3 结语

贵州高原斜坡白云岩裸露区，断层的升降运动，形成一个相对封闭的储水构造系统。垂向上，系统内的岩溶发育、地下水分布和含水岩组富水性具有分层性；在地貌、水系的控制下，含水岩组富水性还具有分区性。鉴于该类区域的水文地质特征，建议在斜坡地带的峰丛槽谷或溶丘谷地、与地表水系高程小的区域作为地下水机井开采靶区，以解决农村饮水安全问题。